高温合金GH4648焊后处理工艺对比研究

以高温合金GH4648为实验研究对象,优化TIG焊的焊接规范参数、施焊条件等,研究了深冷和深冷后时效两种工艺对该材料TIG焊件的硬度、强度的影响,并探究了两种工艺对显微组织的影响。试验结果表明,深冷处理可提高镍基高温合金GH4648的硬度和强度,该材料焊件既适合高温也适合低温环境下的应用;深冷处理后再在880℃进行12 h时效处理,抗拉强度大幅提升,显微硬度也可得到提高,可有效改善高温合金GH4648焊件的力学性能。     

GH706晶格错配的非线性超声检测

研究镍基高温合金GH706微观结构中晶格错配的非线性超声检测可行性。对经过固溶、稳定化、时效处理的合金进行金相、SEM、TEM检测,对不同热处理制度下GH706的平均晶粒尺寸进行定量提取,对共格界面类型进行定性分析;测量硬度,分析固溶强化及共格应变对硬度的影响;进行非线性超声检测,计算非线性系数,比较非线性系数、硬度、相界结构类型之间的关系。结果表明:时效强化为合金硬度主要影响因素时,非线性系数与硬度之间存在强相关性;非线性系数对晶界结构变化敏感,时效处理过程中的晶格错配是超声非线性的主要来源;非线性系数随着晶格错配程度的增加而增大,在非共格界面时达到峰值,随后逐渐下降。非线性超声检测技术可用于GH706晶格失配的定性无损评价。     

稀土镧对Ag-Cu-Ti钎料微观组织与性能的影响

研究了稀土元素镧对Ag-Cu-Ti钎料合金微观组织、物理性能和显微硬度的影响。实验结果表明,添加一定量的稀土元素镧对Ag—Cu—Ti钎料合金的熔化温度无明显影响,但可显著提高钎料合金的润湿性能和显微硬度。分析结果表明,稀土元素镧可以细化钎料合金的微观组织,使金属间化合物分布更加均匀。这也是实验条件下Ag—Cu—Ti钎料合金显微硬度提高的主要原因。钎料Ag—Cu—Ti合金中稀土镧加入的质量分数不应超过0．5％。     

一种新型白口铸铁的组织与性能

本文研究不同含硅量、不同铬含量硅铬白口铸铁的组织与性能影响，结果表明：随含硅．铬量的增加，硅铬白口铸铁中碳化物的相对量逐渐增加，基体、碳化物的显微和宏观硬度逐渐增加，碳化物由Fe3C和Fe7C3组成；冷却速度和淬火加热温度对该材料冲击磨粒磨损性能影响不大；硅铬白口铸铁下贝氏体基体耐冲击磨粒磨损性能较其它组织的好。     

铁弹性稀土钽酸盐RETaO4陶瓷的热物理性质研究进展

工作温度是决定航空发动机、燃气轮机和高超声速飞行器发动机等大国重器的燃油利用效率和能量转换效率的关键因素。热障涂层（Thermal Barrier Coatings,TBCs）材料主要应用于高温合金零部件表面隔热降温,以提高合金零部件的工作温度。当前使用的热障涂层材料氧化钇稳定氧化锆（Yttria Stabilized Zirconia,YSZ）存在热导率高、热膨胀系数失配和工作温度低等问题,无法满足应用需求,亟需开发新一代低热导、高工作温度和长寿命的热障涂层材料。稀土锆酸盐、稀土磷酸盐、稀土硅酸盐、稀土铝酸盐和稀土铈酸盐等陶瓷材料存在断裂韧性不足、热膨胀系数低和高温相稳定性差等问题,无法取代YSZ成为新一代超高温热障涂层材料。铁弹性稀土钽酸盐RETaO₄（RE代表稀土元素）陶瓷具有独特的铁弹性相变增韧、低热导率、高热膨胀系数和低杨氏模量等特点,被作为下一代超高温热障涂层材料进行了广泛研究。本文总结了此类稀土钽酸盐陶瓷在热学、力学和结构等方面的研究进展,主要包括晶体结构、微观组织以及力学（硬度、模量和声速）和热学（热导率、热膨胀系数和高温相稳定性）性质等,探讨其作为下一代超高温热障涂层材料的可能性,为未来研究提供参考。     

水蒸气冷却润滑时高温合金的绿色切削试验

为实现高温合金用水蒸气作冷却润滑剂的绿色切削,研制了600~800 W的小型过热水蒸气发生器,并用YG 6硬质合金刀具对镍基高温合金GH 4169进行了单因素切削试验,效果明显:用水蒸气时,与干切、乳化液相比,主切削力分别减小了15%~20%和10%~15%,切削温度分别降低了20%~30%和10%~20%,并建立了切削力和切削温度的经验公式;变形系数也有减小;切屑多为螺卷屑。由于水蒸气分子直径远小于乳化液中水包油粒径,气态水分子容易进入刀-屑间的毛细管,故具有良好的冷却润滑性能。水蒸气可替代乳化液作冷却润滑剂,且来源广泛,又无污染,从而可实现高温合金的绿色切削。     

高热环境下前缘结构高温应变测量

高超声速飞行器前缘在大气层中长时间飞行时受热严酷,热应力影响大,分析前缘结构热应力十分必要。在电弧风洞模拟的高热环境下采用高温应变计对高超声速飞行器前缘结构进行了高温应变测量,介绍了试验设备、试验条件、试验模型和热输出标定等,并介绍分析了碳基复合材料和某耐热合金2种材料前缘模型试验结果,同时对比了有限元计算结果,表明测量结果真实。试验应变测量最高温度600℃,试验结果表明,前缘模型侧面平板的应力状态处于合理水平。应力应变数据对于结构优化设计起到了重要作用。     

基于LabVIEW的超声扫查仪数据采集系统设计

根据材料超声扫查检测需要,开展了超声扫查仪部分硬件设计及基于LabVIEW开发环境的上位机软件的数据采集部分设计工作。通过探头、数据采集卡、触发电路以及声波接收装置共同组成超声信号采集的硬件主要部分,利用上位机软件对超声信号进行采集再送入基于PC机的上位机中,并在PC机中运用虚拟仪器以及计算机的强大功能,进行信号分析、数据处理以及图形化显示等,实现数据信号的处理。最后,通过该系统进行某试块超声实验的信号采集,用软件进行信号的分析与处理,以验证该系统运行的可行性。研究结果证明:该系统性能运行良好,成本低和可靠性高。     

激光云纹法测定金属材料高温力学性能的误差分析

激光云纹测试技术成功用于金属材料的高温力学性能测定,零厚度金属光栅的栅线频率决定了试验的测量精度。论文探讨了温度和载荷对光栅栅线频率的影响,并计算出由此引起的测量误差:300℃下,温度热变形对铝合金测量引起的误差为0.84%,而载荷对铝合金测量引起的误差为0.17%;1 000℃下热变形对镍铬合金测量引起的误差为1.52%,而载荷引起的误差为0.34%,研究证实温度热变形是引起试验测量误差的主要因素,文章修正了材料在高温下力学性能的计算方法。     

冷轧变形量对Ti-3Al-2.5V钛合金管微观结构及拉伸性能的影响

研究了冷轧变形量对Ti-3Al-2.5V钛合金管拉伸性能的影响。用光学显微镜观察不同变形量的钛合金管显微组织,并用拉伸试验机对拉伸性能进行测试。结果表明,随着变形量的增加,钛合金管长条状组织和晶体择优取向越来越明显。冷轧形变量从30%提高到70%,拉伸强度略有提高,但应变显著降低。750℃是钛管的再结晶温度,微观结构将完全恢复到平衡状态,实验测得的再结晶温度与计算值相符。研究结果对高性能Ti-3Al-2.5V钛合金管的发展和生产过程的稳定十分重要。     

温度对液体中超声速度的影响

本文导出了超声波速度同液体压缩系数及密度关系，研究了压缩系数及密度与温度的关系，进而研究了温度对声速及声时的影响，用实验测量了不同的液体成份下的声时同温度的关系，从而提出了进行液体成份分析所必需的参量，对用超声波分析液体成份提供了理论依据，对提高产品质量及实现工业在线检测有一定的实用价值。     

TC4-DT钛合金不同热变形条件下流变应力

利用Gleeble-3500型热模拟实验机,研究TC4-DT钛合金在温度850～1 000°C,应变速率0.01～10s-1,变形程度为70%条件下的热变形行为,分析流变应力行为及微观组织演变规律,建立并验证高温应力本构关系模型。结果表明,TC4-DT合金在950°C以下的较低温度变形时应力软化现象非常明显,在950°C以上高温度变形时,低应变速率(如.ε=0.01s-1)促进了动态再结晶行为的发生,而在较高的应变速率(如.ε=10s-1)时,一般只发生动态回复现象;并验证试验合金高温变形时的流变应力规律服从Z参数的双曲对数函数形式,模型预测应力值与实测值之间的平均相对误差为2.23%。     

TC4和GH4169合金X射线散射比的测定及分析

控制散射线是提高射线检测成像质量的主要手段之一,本研究通过缪勒法对激光快速成型TC4钛合金和GH4169高温镍基合金经X射线透照时的散射比进行了测量,结果表明:在本研究测量的所用的射线能量范围内,厚度一定的条件下,对于激光快速成型TC4钛合金和GH4169高温镍基合金,当管电压分别在80~180 kV和85~170 kV范围内增加时X射线散射比均减小;当管电压分别超过180 kV和170 kV后,散射比基本保持不变。对于TC4钛合金,在7~40 mm厚度范围内,对于GH4169高温镍基合金,在1~14 mm厚度范围内,随着材料厚度的增加,散射比均具有增加的趋势;因此,在条件允许的情况下,适当提高管电压有利于减少散射线对成像质量的影响。     

低温环境下超声电机定子特性

超声电机是一种新型的驱动器,由于其具有大力矩/重量比,控制性能好等优点,适合在航天器上使用,因此,在低温环境下对超声电机性能的变化进行研究就非常必要.分析了在低温环境下,超声电机定子弹性体和压电陶瓷元件性能变化,改进了不同环境下超声电机用压电陶瓷的压电方程,并通过该方程推出了压电陶瓷元件的d33随着温度的下降而降低.结合超声电机定子振动,归纳出低温环境下,超声电机定子对超声电机性能下降的影响.通过超声电机在低温环境下的性能测试,验证了低温环境下超声电机定子性能变化的理论分析.得到结论:压电陶瓷在低温环境下的性能下降是影响超声电机定子性能变化的主要原因.     

振动频率对超声辅助切削温度影响的仿真研究

钛合金为难加工材料,被广泛应用于航天航天等领域,近年来,超声振动在钛合金切削加工方面得到广泛的运用。在实现断续切削的情况下(2πfa3Vc),运用Adevant Edge软件建立了反映温度场分布的超声振动车削有限元模型,并用该模型仿真研究了振动频率对超声切削温度影响的规律。研究表明:适当增大超声振动频率可降低加工接触率,实现断续切削,降低刀尖切削温度,增加刀具的使用寿命;在相同工艺参数条件下,存在一振动频率临界点,超过该频率将导致刀尖与切屑摩擦热增加速度大于刀具散热速度,致使刀具温度升高。     

铸钢用泡沫陶瓷过滤器的研制

部分稳定氧化锆(PSZ)质泡沫陶瓷过滤器是用于高温合金及铸钢金属液净化的一种性能最为理想的过滤材料。以Mg-PSZ为骨料,CeO2、富铈稀土为添加剂制备的泡沫陶瓷过滤器具有较好的高温性能。在利用扫描电镜、X衍射仪对泡沫陶瓷过滤器晶相及组织形貌进行分析的基础上,文章就部分稳定氧化锆中稳定相对高温性能的影响进行了较深入的探讨。     

CU-1型钇基重稀土对Be-Cu合金性能影响的研究

研究了CU-1型钇基重稀土对Be-Cu合金性能的影响。结果表明:Be-Cu合金经过微量CU-1型稀土的微合金化处理后,其显微硬度、耐磨性和耐腐蚀性均有不同程度的提高,热膨胀系数有所下降;随着稀土加入量的增加,Be-Cu合金的显微硬度逐渐提高,磨损量和平均腐蚀速率逐渐降低,热膨胀系数先减小后增大。     

喷射成形电子封装Si-Al合金凝固过程模拟研究

为了优化喷射成形Si—Al合金成形工艺，获得优良的显微组织，本文模拟了喷射成形Si-30wt％ Al合金的凝固过程。研究了雾化压力和沉积距离对熔滴冷却过程中的温度和固相分数的影响。模拟计算结果得到实验验证。     

金属增材制造技术

金属增材制造技术作为3D打印技术的一个重要分支,在20余年的发展中取得了显著的进展。文中简要回顾了金属增材制造技术的历史溯源,重点从制件组织结构、制件性能、制件微观缺陷、成形工艺等方面分析了针对钛合金、镍基高温合金等常用材料的增材制造技术研究新进展,探讨了增材制造技术发展所面临的技术问题以及需要重点考虑的发展方向。     

高超声速表面摩擦应力油膜干涉测量技术研究

针对高超声速摩阻测量的需求,将基于表面图像的摩擦应力油膜干涉测量技术( SISF)应用于Φ0.5m常规高超声速风洞.通过平板模型的风洞实验,进行了硬件设备平台研制、模型表面材料、油膜物性参数的影响特性以及干涉图像数据处理方法研究.结果表明,建立的SISF硬件设备和技术能够获得清晰的干涉条纹,平板模型表面摩擦应力测量结果与数值模拟结果一致,研制的SISF系统可以可靠地应用于高超声风洞模型表面摩擦应力测量.